【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种磷酸焦磷酸铁钠正极材料及其制备方法和应用，属于钠离子电池正极材料。
技术介绍
1、钠离子电池在储能市场有巨大的发展前景，正极材料（例如磷酸焦磷酸铁钠正极材料）是钠离子电池中的重要组成成分之一。磷酸焦磷酸铁钠（na4fe3(po4)2(p2o7)，nfpp）具有高比容量129mahg、结构循环稳定、寿命长而且生产成本低等优势，被认为电化学储能电池中最具有竞争力的正极材料。
2、喷雾干燥法结合碳热还原法是低成本、易规模化合成nfpp的主流方法。但该方法制备得到的正极材料（例如nfpp）的粒度大、颗粒内部孔隙率较高。正极材料的粒度大、内部孔隙率较高会导致正极材料的压实密度降低，直接影响电池容量、内阻和加工难度等。正极材料的内部孔隙率较高，其中发生的副反应更剧烈，导致循环性能变差；且在高倍率充电下，该正极材料还可能会存在钠沉积问题。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种磷酸焦磷酸铁钠正极材料及其制备方法和应用，该磷酸焦磷酸铁钠正极材料的粒径较小且内部孔隙率也较小，有助于提高磷酸焦磷酸铁钠正极材料的压实密度，改善其容量（比容量、能量密度）、循环性能和倍率性能。
2、本专利技术提供一种磷酸焦磷酸铁钠正极材料，所述磷酸焦磷酸铁钠正极材料的d50为2-10μm，且所述磷酸焦磷酸铁钠正极材料的d100小于25μm；所述磷酸焦磷酸铁钠正极材料的内部孔隙率小于14%，压实密度大于2.17g/cm3。
3、可选地，所述磷酸焦磷酸铁钠正极材料的颗粒粒度分
4、可选地，所述m个峰值中，至少有一个峰值对应的所述磷酸焦磷酸铁钠正极材料的峰强度为1~4μm，且峰强度为1~4μm的所述磷酸焦磷酸铁钠正极材料与所述磷酸焦磷酸铁钠正极材料的质量比为10~50%；至少有一个峰值对应的所述磷酸焦磷酸铁钠正极材料的峰强度为6~10μm。
5、可选地，当m为2时，其中一个峰值对应的所述磷酸焦磷酸铁钠正极材料的峰强度为1~4μm，且峰强度为1~4μm的所述磷酸焦磷酸铁钠正极材料与所述磷酸焦磷酸铁钠正极材料的质量比为10%~50%；另一个峰值对应的所述磷酸焦磷酸铁钠正极材料的峰强度为6~10μm，且峰强度为6~10μm的所述磷酸焦磷酸铁钠正极材料与所述磷酸焦磷酸铁钠正极材料的质量比为50%~90%。
6、可选地，当m为3时，其中一个峰值对应的所述磷酸焦磷酸铁钠正极材料的峰强度为1~4μm，且峰强度为1~4μm的所述磷酸焦磷酸铁钠正极材料与所述磷酸焦磷酸铁钠正极材料的质量比为10%~30%，其中一个峰值对应的所述磷酸焦磷酸铁钠正极材料的峰强度为4~7μm，且峰强度为4~7μm的所述磷酸焦磷酸铁钠正极材料与所述磷酸焦磷酸铁钠正极材料的质量比为10%~30%，其中一个峰值对应的所述磷酸焦磷酸铁钠正极材料的峰强度为7~10μm，且峰强度为7~10μm的所述磷酸焦磷酸铁钠正极材料与所述磷酸焦磷酸铁钠正极材料的质量比为40~80%。
7、可选地，所述磷酸焦磷酸铁钠正极材料包括内核、以及存在于所述内核表面的碳层；所述内核的化学式为naxfey(po4)zp2o7，其中，3≤x≤5，2≤y＜4，1≤z≤3。
8、本专利技术还提供一种如上所述的磷酸焦磷酸铁钠正极材料的制备方法，包括：对包括钠源、铁源、磷源、有机碳源和无机碳的混合浆料进行二流体喷雾干燥，所述二流体喷雾干燥的过程中，使用至少m个喷嘴，并通过控制所述至少m个喷嘴的气液比，使所述混合浆料经所述二流体喷雾干燥后形成包括m组粉体的混合物，所述m组粉体的峰强度各不相同；其中，所述包括m组粉体的混合物的d50为2-10μm，且所述包括m组粉体的混合物的d100小于25μm；将所述包括m组粉体的混合物在惰性气氛中烧结，得到所述磷酸焦磷酸铁钠正极材料。
9、可选地，所述混合浆料的固含量为20%~40%；和/或，对所述包括钠源、铁源、磷源、有机碳源和无机碳的混合浆料进行所述二流体喷雾干燥前，先将其研磨至所述混合浆料的粒度为0.2μm~0.4μm，再将研磨后的所述混合浆料进行所述二流体喷雾干燥；和/或，所述钠源包括磷酸二氢钠、磷酸钠、碳酸钠、草酸钠、硝酸钠、氯化钠、乙酸钠、硫酸钠、氢氧化钠、甲酸钠、柠檬酸钠、焦磷酸钠、焦磷酸二氢钠中的一种或多种；和/或，所述磷源包括磷酸二氢钠、磷酸钠、磷酸一氢钠、磷酸、磷酸二氢铵、磷酸三铵、磷酸铁、焦磷酸铁、焦磷酸、焦磷酸钠、焦磷酸二氢钠中的一种或多种；和/或，所述铁源包括铁金属粉、柠檬酸铁、柠檬酸亚铁、硝酸铁、硝酸亚铁、硫酸铁、硫酸亚铁、氯化铁、氯化亚铁、四氧化三铁、三氧化二铁、氧化亚铁、草酸铁、草酸亚铁、乙酸铁、磷酸铁、焦磷酸铁、硫酸亚铁铵中的一种或多种；和/或，所述有机碳源包括草酸、抗坏血酸、甲醛、乙醛、正丁醛、乳酸、柠檬酸、苹果酸、乙二酸、已二酸、柠檬酸、可溶性淀粉、聚乙二醇、苯胺、单宁酸、蔗糖、葡萄糖中的一种或多种；和/或，所述无机碳包括超导电炭黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维、碳纳米管和石墨烯中的任意一种或至少两种的组合；和/或，所述二流体喷雾干燥的过程中，进风温度为160-240℃，出风温度为85-120℃，所述喷嘴的直径为1-mm；和/或，所述二流体喷雾干燥的过程中，空气的消耗量和液体的喷雾量的比为30-100；和/或，所述烧结的过程包括：先于200~300℃下进行第一梯度烧结；再于500~600℃下进行第二梯度烧结；所述第一梯度烧结的时间为2~10h；和/或，所述第二梯度烧结的时间为2~10h；和/或，所述惰性气氛包括氩气、氮气、氢气中的一种或多种，所述惰性气氛中的氧含量＜50ppm，所述惰性气氛的气体流量为2-10l/min。
10、本专利技术提供一种正极极片，包括如上所述的磷酸焦磷酸铁钠正极材料或按照如上所述的制备方法得到的所述磷酸焦磷酸铁钠正极材料。
11、本专利技术提供一种钠离子电池，包括如上所述的正极极片。
12、本专利技术提供一种磷酸焦磷酸铁钠正极材料及其制备方法和应用，该磷酸焦磷酸铁钠正极材料的d50为2-10μm，且该磷酸焦磷酸铁钠正极材料的d100小于25μm；该磷酸焦磷酸铁钠正极材料的内部孔隙率小于10%，其粒径较小且内部孔隙率也较小，有助于提高磷酸焦磷酸铁钠正极材料的压实密度，改善其容量（比容量、能量密度）、循环性能和倍率性能。
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1.一种磷酸焦磷酸铁钠正极材料，其特征在于，所述磷酸焦磷酸铁钠正极材料的D50为2-10μm，且所述磷酸焦磷酸铁钠正极材料的D100小于25μm；
2.根据权利要求1所述的磷酸焦磷酸铁钠正极材料，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的磷酸焦磷酸铁钠正极材料，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的磷酸焦磷酸铁钠正极材料，其特征在于，
5.根据权利要求3所述的磷酸焦磷酸铁钠正极材料，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的磷酸焦磷酸铁钠正极材料，其特征在于，
7.一种权利要求1-6任一项所述的磷酸焦磷酸铁钠正极材料的制备方法，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，
9.一种正极极片，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的磷酸焦磷酸铁钠正极材料或按照权利要求7或8所述的制备方法得到的所述磷酸焦磷酸铁钠正极材料。
10.一种钠离子电池，其特征在于，包括权利要求9所述的正极极片。
【技术特征摘要】
1.一种磷酸焦磷酸铁钠正极材料，其特征在于，所述磷酸焦磷酸铁钠正极材料的d50为2-10μm，且所述磷酸焦磷酸铁钠正极材料的d100小于25μm；
2.根据权利要求1所述的磷酸焦磷酸铁钠正极材料，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的磷酸焦磷酸铁钠正极材料，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的磷酸焦磷酸铁钠正极材料，其特征在于，
5.根据权利要求3所述的磷酸焦磷酸铁钠正极材料，其特征在于，
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【专利技术属性】
技术研发人员：徐正平，卢骋，王尊志，
申请(专利权)人：宁波容百新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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